Kamen kao građevinski materijal

Kamen je jedan od najstarijih građevinskih materijala. Zbog svojih fizičko-mehaničkih osobina imao je veliku primjenu u graditeljstvu starih civilizacija, koje su za sobom ostavile mnoge impozantne objekte. Ove građevine svjedoče o postojanosti i čvrstoći kamena kao građevinskog materijala.

Danas je upotreba kamena značajno opala usled pojave savremenih građevinskih materijala kao što su armirani beton i čelik. Međutim, kamen je i dalje prisutan u građevinarstvu zbog estetskih kvaliteta.

Hemijska i fizičko-mehanička svojstva kamena zavise od svojstava stijenske mase od koje je dobijen. U zavisnosti od uslova formiranja, stijenske mase se dijele na: magmatske, sedimentne i metamorfne stijene.

Magmatske stijene su nastale kao rezultat sporog hlađenje magme u dubini zemljine kore. Njihova struktura je zrnasta ili porfirska. Predstavnici ove grupe stijena su granit, sijenit, diorit i gabro. 

Sedimentne stijene su nastale taloženjem produkata raspadanja različitih stijenskih masa na kopnu ili dnu mora, jezera i rijeka. Glavni predstavnik ove grupe stijena je krečnjak koji može imati različite strukture, teksture i poroznosti.

Metamorfne stijene nastaju metamorfozom, tj. transformacijom osnovne stijenske mase. Mermeri, kvarciti i glineni škriljci su nastali metamorfozom sedimentnih stijena, dok su gnajsovi nastali metamorfozom granita i sijenita.

Dobijanje kamena

Građevinski kamen se dobija iz stijenske mase primjenom različitih postupaka. Eksploatacija kamena vrši se u kamenolomima korišćenjem specifičnih rudarskih metoda. Pri eksploataciji kamena najčešće se prvo miniranjem odlamaju krupni komadi stijena, a zatim se ovi komadi režu, cijepaju, lome ili melju u sitnije komade u zavisnosti od namjene. Ako se zahtijeva kamen bez pukotina onda se isključuje miniranje i eksploatacija se vrši rezanjem ili cijepanjem pomoću klinova.

Podjela kamena prema vrsti obrade

Lomljeni kamen se dobija iz kamenoloma pomoću eksploziva ili primjenom raznih mašina i alata za sječenje i lomljenje kamena.

Obrađeni kamen je tačno određene veličine i dijeli se na tesani, polutesani, specijalno obrađeni kamen, kamene ploče, kocke i prizme.

Drobljeni kamen se dobija drobljenjem lomljenog kamena u drobilicama.

Zapreminska težina kamena

Zapreminska težina kamena zavisi od poroznosti kamena. Što je veća poroznost, manja je zapreminska težina kamena. U nastavku su date zapreminske težine određenih tipova kamena u kg/m³.

Granit 2500-2800

Krečnjak 1800-2800

Gabro 2700-3200

Dolomit 1800-2700

Andezit 2200-2700

Pješčar 2000-2500

Bazalt 2600-3000

Kvarcit 2600-2700

Mermer 2800-2900

Porfir 2400-2600

Karakteristike kamena

Čvrstoća kamena

Čvrstoća kamena na pritisak je njegova najvažnija mehanička karakteristika jer je u konstruktivnoj primjeni uglavnom izložen naponima pritiska. Kamen iz grupe eruptivnih stijena ima veliku čvrstoću i smatra se tvrdim kamenom, dok pješčari i krečnjaci spadaju u grupu mekog kamena.

Otpornost na habanje kamena

Kamen se troši prilikom trenja koje se javlja na njegovoj kontaktnoj površini. Ova karakteristika kamena je veoma bitna u slučajevima kada se kamen koristi za obloge podova. U ovim slučajevima je najbolje koristiti kamen srednjezrne strukture.

Toplotna provodljivost kamena

Toplotna provodljivost kamena zavisi od njegove gustine. Porozni kamen manje gustine je dobar toplotni izolator. Kamen veće gustine ima veću toplotnu provodljivost i nije pogodan za toplotnu izolaciju.

Otpornost na dejstvo mraza

Otpornost na dejstvo mraza zavisi od poroznosti kamena. Porozan kamen upija značajne količine vode koja se nakon smrzavanja širi i izaziva dodatne napone koji mogu izazvati pucanje kamena. Kamen sa većom gustinom i čvrstoćom ima bolju otpornost na dejstvo mraza.

Otpornost kamena na dejstvo vatre

Kamen je otporan do temperature od 550 °C, dok se kod temeperature 600-800 °C raspada. Dobru postojanost na temperaturne promjene imaju granit, gabro, andezit i bazalt.

Boja građevinskog kamena

Boja kamena je veoma važna kada kamen treba da bude uklopljen u određeni ambijent ili da ispuni određeni estetski zahtjev. Boja kamena zavisi od mineralnog sastava stijene od koje je dobijen. Kamen bolje zadržava boju kada nije izložen spoljašnjim uticajima.

Upotreba kamena

Za mostove se koristi kamen koji je postojan u vodi i na mrazu, bez naprslina i pora. Kamen korišćen u ove svrhe ima stalni ili povremeni kontakt sa vodom pa mora biti svjež i dobrog kvaliteta. Koriste se svježe magmatske stijene, gnajsevi neizražene škriljavosti, masivni amfiboliti, krečnjaci i mermeri, jedri pješčari itd.

Kod izrade saobraćajnica, puteva i željeznica, kao i kod izrade nasutih brana od kamena, kameni materijal treba da je jedar, dobre čvrstoće, kompaktne građe, elastičan postojan na habanje i otporan na dejstvo mraza. Takvi su krečnjaci, dolomiti, efuzivi, granitoidi, mermeri, amfiboliti, šljunak, pijesak i drugi. Za železničke pruge se koriste uglavnom dijabaz i amfibolit dok je krečnjak mnogo manje poželjan.

U visokogradnji se koriste razne vrste kamena. U zavisnosti od uslova koje treba zadovoljiti, odnosno od mjesta primjene na objektu primjenjuje se određena vrsta kamena. Kamen za zidanje i dekoraciju zgrada treba da je otporan na uticaj atmosferilija, na dejstvo mraza, na agresivne uticaje, kao i da ima potrebnu čvrstoću pri pritisku.